Устройство для регулирования температуры

Союз Советскик Социапистическик Республик(51)М. Кл.З С 05 0 23/19 Государственный комитет СССР но дедам нзобретеннй н открытийДата опубликования описания 180181(71) Заявитель Я "1 юУСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУР(54) ния 21. оИзобретение относится к автоматическому регулированию температуры, а именно к регулированию температуры в термостатах кристаллизаторов в процессе выращивания монокристаллов.Известны регуляторы температуры, используемые при выращивании моно- кристаллов, в которых в качестве датчиков температуры применяются контактные термометры 1.Однако в таких регуляторах реализуется двухпозиционное регулирование, которое не может обеспечить достаточно высокую точность поддержания температуры, необходимую при выращивании монокристаллов.Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик, последовательно соединенные задатчик и блок сравнения, усилитель мощности и исполнительный блок, подключенный к источнику переменного напряжеНедостаток устройства - его низкая точность.Цель изобретения - повышение точности устройства. указанная цель достигается тем,что в него введены второй и третийдатчики, последовательно соединенныеформирователь и счетчик импульсов,триггер и элемент ИЛИ, причем выходпервого датчика подключен к первомувходу триггера, выход второго датчика подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соеди 10 нен с выходом триггера, третий вход -с выходом блока сравнения, а выходэлемента ИЛИ подключен к первому входу гечератора, второй вход которогоподключен к выходу третьего датчика,15 формирователь импульсов подключенк источнику переменного напряжения,все разряды счетчика импульсов подключены к блоку сравнения, а старшиеразряды - к блоку сравнения и ко вхо 20 дам триггера.На чертеже представлена блок-схемаустройства для регулирования температуры,Устройство содержит задатчик 2,формирователь 2 импульсов, первыйдатчик 3, блок 4 сравнения,счет-,чик 5 импульсов, триггер б, элементИЛИ 7, второй датчик 8, генератор 9,третий датчик 10, усилитель 11 мащ 30 ностиисполнительный блок 12 и источник переменного напряжения (на чертеже не показан),Регулятор работает следующим образом,Прямоугольные импульсы частотой Ге = 50 Гц с выхода формирователя 2 5 импульсов поступают на вход 4 - разрядного счетчика 5 импульсов, в результате чего входная частота делится на 16, т,е. на выходе счетчика формируются временные такты длитель ностью Т - 16 - = 320 мс. Выходы1"еразрядов счетчика 5 импульсов соедине ны со входами блока 4 сравнения, на другие входы которого подаются сигна лы кода, сформированные задатчиком 1. На выходе блока 4 сравнения формируются прямоугольные импульсы, слеГедующие с частотой Г = - уровеньГ 16которых соответствует логической "1", 20 а длительность определяется кодом на выходе задатчика и может изменяться дискретно в соответствии с форму- ф лой 50 о = " 1/Е (1)25)где Г - длительность импульсана выходе блока 4сравнения;и = 0 - 15 - число, двоичный код З 0которого сформированзадатчиком 1;Г = 50 Гц- частота источника пееременного напряжения.Сигнал логической "1" на выходе блока 4 сравнения является сигналом управления по возмущению, так как ф не зависит от значения измеренной температуры, а определяется только задатчиком 1.Выходы 3-го и 4-го рязрядов счет- ф чика 5 импульсов соединены с вторым и третьим входом триггера 6, к первому входу которого подсоединен первый датчик 3. При разомкнутом первом датчике 3 (измеренная температура 45 ниже заданной) на выходе триггера 6 формируются прямоугольные импульсы, уровень которых соответствует логической "1", а длительность постоянна и определяется формулой1)о егде- длительность импульса навыходе триггера 6.Сигнал логической "1" на выходе триггера 6 является сигналом управления по отклонению, так как он зависит от значения температуры, измеряемой первым датчиком 3.Сигналы управления по возмущению и отклонению подаются на второй и 60 третий входы элемента ИЛИ 7, в котором происходит их логическое суммирование. К первому входу элемента ИЛИ 7 подсоединен второй датчик 8, который настроен на предельное ниж нее значение регулируемой температуры. При нормальном режиме регулирования второй датчик 8 замкнут, и на первый вход элемента ИЛИ 7 подается постоянный сигнал, уровень которого соответствует "0", т.е. сигнал управления отсутствует. Если по каким- либо причинам температура объекта 13 регулирования снизилась до предельного нижнего значения, контакты датчика 8 размыкаются, и на первый вход элемента ИЛИ 7 подается постоянный сигнал, соответствующий логической "1", т.е. сигнал управления присутствует независимо от состояния каналов управления по отклонению и возмущению) при этом в объект регулирования подается максимально возможный приток энергии. Таким образом, второй датчик 8 осуществляет управление по сигналу "предельное снижение температуры". Аналогичным образом осуществляется режим ",форсированный нагрев", если начальная температура объекта регулирования меньше значения, на которое настроен датчик 8.Просуммированные сигналы управления с выхода элемента ИЛИ 7 поступают на первый вход генератора 9, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется длительностью сигналов управления. Эти импульсы усиливаются усилителем 11 мощности и затем подаются на исполнительный блок 12, Исполнительный блок 12 может быть выполнен на симисторе. Таким образом, длительность сигналов управления определяет время открытого состояния исполнительного блока 12; тем самым регулируется приток энергии в объект регулирования.Ко второму входу генератора 9 подсоединен также третий датчик 10, который настроен на предельное верхнее значение регулируемой температуры. При нормальном режиме регулирования контакты третьего датчика 10 разомкнуты, и на второй вход генератора 9 выдается постоянный сигнал, соответствующий логической "1", чем обеспечивается условие формирования выходного импульса. Если по какой-либо причине температура объекта регулирования возрастает до предельного( верхнего значения, контакты датчи- ка 10 замыкаются и на второй вход генератора 9 поступает сигнал, соот,ветствующий логическому "0", что приводит к срыву формирования выходных импльсов независимо от присутствия сигналов управления на первом входе генератора 9 и прекращается приток энергии в объект регулирования. Таким образом,.третий датчик 10 осуществляет управление по сигналу "предельное повышение температуры".Предлагаемое устройство для регулирования температуры позволяет повыТираж 949 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушПодписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4 аказ 9768 филиал ППП "Патент 1, г. Ужгород, ул. Проектная,сить точность двухпозиционного регу - лирования путем использования комбинированного управления, обеспечивает дискретно-ступенчатую аппроксимацию линейной зависимости между мощностью на выходе регулятора и величиной сигнала по возмущению. Функциональные возможности предлагаемого регулятора расширены: имеется возможность уп- равления по сигналам "форсированный . нагрев", "предельное снижение температуры", предельное повышение температурыф, тем самым повышается качест" во и надежность. ведения технологического процесса выращивания монокристаллов. Применение дискретйо-импульсного регулирования позволяет реализовать регулятор на цифровых интегральных микросхемах, что существенно повышает надежность устройства. Управление симистором исполнительного блока в предлагаемом регуляторе произ водится не фазовым способом, а путемделения частоты промышленной сети переменного тока на величины, кратные полному. периоду колебаний, тем самым существенно снижается уровень помех, создаваемых при работе устройства, что особенно важно в условиях промышленного применения,Формула изобретенияУстройство для регулирования тем пературы, содержащее датчик, последовательно соединенные задатчик иблок сравнения, последовательно соединенные генератор, усилитель мощности и исполнительный блок, подключенный к источнику переменного напряже,ния, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй и третий датчики, последовательно соединенные формирователь импульсов исчетчик импульсов, триггер и элементИЛИ, причем выход первого датчикаподключен к первому входу триггера,выход второго датчика подключен кпервому входу элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с выходомтриггера, третий вход - с выходомблока сравнения, а выход элемента ИЛИподключен к первому входу .генератора,второй вход которого подключен к выходу третьего датчика, формировательимпульсов подключен к источнику переменного напряиения, все разряды счетчика импульсев подключены к блокусравнения, а старшие разряды - к блоку сравнения и ко входам триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. "Приборы и техника эксперимента", 1975, Р 4, с. 223.2, Авторское свидетельство СССР Р 394763, кл. С 05 0 23/19, 1973 (прототип).